JP2014239104A - 太陽電池セル、太陽電池モジュール及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】パッシベーション性能に優れ、出力の安定した太陽電池、ならびにこれを安価に形成する方法を提供する。【解決手段】結晶シリコン太陽電池セル表面に形成された反射防止膜３が酸化シリコンを主成分とした保護膜７に被覆されている。保護膜７形成はアルコキシシラン化合物、シラザン化合物、シロキサン化合物又はポリシラザンを加水／縮合反応させる行程、あるいはアルコキシシラン化合物を分解／酸化させる工程を含む。【選択図】図２

Description

本発明は、生産性が高く安価で特性が安定した太陽電池セルと太陽電池モジュール及びその製造方法に関する。

単結晶シリコン基板を用いた一般的な量産型太陽電池モジュールの模式図を図１に示す。太陽電池セル１１が、充填材１２で覆われており、更に受光面側のカバー板１３と、非受光面のバックシート１４によって封止されている。
太陽電池セル１１は、基板１と、ｐｎ接合２、反射防止膜３と、ＢＳＦ層４、電極５、６とで構成されている。
基板１にはＢなどのＩＩＩ族元素が添加されたｐ型シリコン基板が主に用いられるが、ＰなどのＶ族元素が添加されたｎ型シリコン基板が用いられることもある。
ｐｎ接合２は、ｐ型シリコン基板に対してはＰなどのＶ族元素を、ｎ型シリコン基板にはＢなどのＩＩＩ族元素を熱拡散させて形成される。

反射防止膜３には、以下のような２つの役割がある。１つ目は、太陽電池に入射する光を最大限取り込むための反射防止膜としての役割であり、屈折率がシリコンと空気のそれの中間的な値を持つ誘電体が用いられる。

２つ目の役割は、シリコン表面のキャリア再結合抑制である。光生成したキャリアを消滅させるシリコン基板表面の欠陥を終端させるパッシベーションの役割がある。結晶内部のシリコン原子は隣接する原子同士で共有結合し安定な状態にある。しかしながら、原子配列の末端である表面では結合すべき隣接原子が不在となることで、未結合手又はダングリングボンドといわれる不安定なエネルギー準位が出現する。ダングリングボンドは電気的に活性であるためシリコン内部で光生成された電荷を捕らえて消滅させてしまい、太陽電池の特性が損なわれる。この損失を抑制するため、太陽電池では保護膜によってダングリングボンドを化学的に低減するか、又は保護膜に固定電荷を持たせることにより、シリコン表面における電子あるいは正孔のいずれかの濃度を大幅に低下させ、電子と正孔の再結合を抑制する。

上記２つの機能を持つ誘電体として、現在では化学気相成長させた、屈折率２．０前後、膜厚８０〜１００ｎｍの窒化シリコン膜が一般的に用いられている。

また、充填材１２には、生産性とコストの面から、エチレン酢酸ビニル共重合樹脂が通常用いられており、カバーガラス１３は、コストの面から、ソーダライムガラスを用いるのが一般的である。

ところで、一般の太陽光発電システムでは、上記のような太陽電池モジュール複数を直列に接続し、所望の電圧を得る。システムの電圧は、大規模発電所などでは１，０００Ｖ程度になる場合もある。そのため人体がシステムに接触したときに起こり得る感電の衝撃を緩和させるために、モジュールのフレームを地絡させる方法が一般的にとられるが、地絡に対して高電圧のかかるモジュールにおいて、ＰＩＤ（Ｐｏｔｅｎｔｉａｌ−ｉｎｄｕｃｅｄ Ｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ）と呼ばれる、モジュールの劣化現象が発生していることが近年判明し、問題となっている。

ＰＩＤの原因は、モジュールの吸湿に伴う充填材の絶縁抵抗低下と、太陽電池セルとフレーム間での強電界によってカバーガラスのナトリウムイオンが太陽電池セルに拡散したり析出したりすることであるとされている。

従って、ＰＩＤを回避するには、モジュールの吸湿を極力抑制する構造にしたり、充填材の絶縁抵抗を高めたりする必要があり、具体的な例としては例えば充填材にアイオノマー系樹脂を用いる方法（非特許文献１）がある。また、太陽電池セルの反射防止膜である窒化シリコン膜の屈折率を高くすることによってもＰＩＤを回避できるとしている（非特許文献２）。

しかしながら、充填材のアイオノマー系樹脂は、エチレン酢酸ビニル共重合樹脂にくらべてコスト増になるという問題があった。また、窒化シリコン膜の屈折率を高くする場合には、短波長領域での光吸収による光学的損失が発生し、太陽電池セルの出力が低下するという問題があった。更に、窒化シリコン膜の高屈折率化はシリコンの比率を高めることで実現できるが、電極焼成などの熱処理によってシリコンが部分的に結晶化し、これに起因してパッシベーション効果が著しく低下する問題があった。

Ｐ．Ｈａｃｋｅ，ｅｔ ａｌ．， ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ｔｈｅ ５ｔｈ ＷＣＰＥＣ （２０１０）， ｐｐ．３７６０〜３７６５． Ｍ．Ｓｃｈｕｔｚｅ， ｅｔ ａｌ．， ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ｔｈｅ ３７ｔｈ ＩＥＥＥ ＰＶＳＣ （２０１１）， ｔｏ ｂｅ ｐｕｂｌｉｓｅｄ．（http://www.q-cells.com/uploads/tx_abdownloads/files/Manuscript_Schuetze_et_al_37PVSC_final.pdf）

本発明は、上記事情に鑑みなされたもので、反射防止膜によるパッシベーション効果を損なうことなくＰＩＤ現象によるモジュール特性の低下を効果的に抑制することができる太陽電池セル、太陽電池モジュール及びその製造方法を提供することを目的とする。

本発明者らは、上記目的を達成するために鋭意検討を重ねた結果、上記シリコン太陽電池セルにおいて、前記反射防止膜上に酸化シリコンを主成分とする保護膜を形成することで、光学的損失を生じさせずにＰＩＤを抑制し、安定した良好な特性を有する太陽電池モジュールが得られることを見出し、本発明をなすに至った。

即ち、本発明は、下記の太陽電池、太陽電池モジュール及びその製造方法を提供する。
［１］結晶シリコン基板の受光面、又は受光面と非受光面の両方に反射防止膜が形成され、前記反射防止膜を覆うように保護膜が形成されている太陽電池セルであって、前記保護膜は酸化シリコンを主成分とすることを特徴とする太陽電池セル。
［２］前記反射防止膜は窒化シリコンを主成分とする［１］記載の太陽電池セル。
［３］前記保護膜の厚みが、１５０ｎｍ以上である［１］又は［２］記載の太陽電池セル。
［４］結晶シリコン基板の受光面、又は受光面と非受光面の両方に反射防止膜を形成する工程と、前記反射防止膜を覆うように酸化シリコンを主成分とする保護膜を形成する工程を含むことを特徴とする太陽電池セルの製造方法。
［５］前記保護膜形成工程は、アルコキシシラン化合物、シラザン化合物、又はシロキサン化合物を前記基板に塗布する工程と、加水分解／縮合反応させる工程を含む［４］記載の太陽電池セルの製造方法。
［６］前記保護膜形成工程は、ポリシラザンを前記基板に塗布する工程と、加水分解反応させる工程とを含む［４］記載の太陽電池セルの製造方法。
［７］前記保護膜形成工程は、シラン化合物と酸化ガスが反応する工程を含む［４］記載の太陽電池セルの製造方法。
［８］前記シラン化合物はアルコキシ基を有する［７］記載の太陽電池セルの製造方法。
［９］前記酸化ガスは酸素又はオゾン、あるいはこれらの混合物である［７］又は［８］記載の太陽電池セルの製造方法。
［１０］［１］〜［３］のいずれかに記載の太陽電池セル複数を電気的に結線し、透光性の充填材及びカバーガラスで封止して成ることを特徴とする太陽電池モジュール。

本発明の太陽電池セルによれば、太陽電池セルの反射防止膜によるパッシベーション効果を損なうことなく、ＰＩＤ現象によるモジュール特性の低下を容易且つ効果的に抑制することができ、太陽電池の信頼性向上に極めて有効である。

従来技術による、一般的な太陽電池モジュールの構造を示す概略断面図である。 本発明に係る、太陽電池モジュールの構造の一例を示す概略断面図である。 本発明に係る、太陽電池モジュールの構造の他の例を示す概略断面図である。 本発明に係る、太陽電池モジュールの構造の別の例を示す概略断面図である。

本発明の太陽電池の作製方法の一例を図２をもとに以下に述べる。ただし、本発明はこの方法で作製された太陽電池に限られるものではない。なお、図において、同一構成部分については同一の参照符号を付し、場合によってはその説明を省略する。

高純度シリコンにＢやＧａ又はＩｎのようなＩＩＩ族元素をドープした抵抗率０．１〜５Ω・ｃｍとしたアズカットｐ型結晶シリコン基板１を用意し、この基板１の表面のスライスダメージを、濃度５〜６０質量％の水酸化ナトリウムや水酸化カリウムのような高濃度のアルカリ、もしくは、フッ酸と硝酸の混酸などを用いてエッチングする。結晶シリコン基板は、鋳型内凝固法、チョクラルスキー法（Ｃｚ法）、フロートゾーン法（ＦＺ法）のいずれの方法によって作製されてもよい。

引き続き、基板１の表面にテクスチャを形成する。テクスチャは、３〜１０質量％の水酸化カリウム水溶液／２−プロパノール水溶液を６５〜９０℃に保ち、１０分間浸漬してランダムピラミッドテクスチャを形成する方法や、１５〜３１質量％濃度の硝酸と、１０〜２２質量％濃度のフッ酸との混合溶液により基板表面をエッチングする方法でもよい。

次に、ｐｎ接合２を形成する。一般にオキシ塩化リンが好適に用いられ、８００〜９５０℃で気相拡散法によりリンを基板に拡散させる。またこれに限らず、スクリーン印刷やスピンコートが可能なリン化合物を用いてもよい。ｐｎ接合２は受光面にのみ形成する必要があり、これを達成するために非受光面を２枚向かい合わせて重ねた状態で拡散したり、非受光面に窒化シリコンなどの拡散バリアを形成したりして、非受光面に添加不純物が拡散されないように工夫を施す必要がある。拡散後、表面にできたガラスをフッ酸などで除去する。

次に、受光面の反射防止膜３を形成する。反射防止膜３としては、窒化シリコンを主成分とする。ここで、窒化シリコンを主成分とするとは、反射防止膜中、窒化シリコンを５０質量％以上、好ましくは９０質量％以上１００質量％以下含まれることを意味し、更に好ましくは窒化シリコン膜を約１００ｎｍ程度成膜する。製膜は化学気相堆積装置により、反応ガスとしてモノシラン（ＳｉＨ₄）及びアンモニア（ＮＨ₃）などを混合し、これらのガスを熱、プラズマ、あるいは光によって分解、結合させることによって行う。ＮＨ₃の代わりに窒素を用いることも可能であり、また、Ｈ₂ガスによるプロセス圧力の調整や反応ガスの希釈を行い、所望の屈折率を実現する。反射防止膜の屈折率は光学的な特性を高めるため、１．８〜２．２程度にするのがよい。また、上記反応ガスに酸素や亜酸化窒素、二酸化炭素を加えて、シリコン酸窒化膜としてもよい。

また、パッシベーション効果を高めるために、下地として数ｎｍ〜３０ｎｍ程度の酸化シリコン、炭化シリコン、非晶質シリコン、酸化アルミニウムなどを先に製膜しておき、その上に窒化珪素を積層させる構造でもよい。

次に、酸化シリコンを主成分とする保護膜７を形成する。保護膜７の膜厚は、用いる化合物や膜の形成条件により異なるが、概ね１５０ｎｍ以上５μｍ以下、好ましくは２００ｎｍ以上２μｍ以下とするのがよい。膜厚が１５０ｎｍ未満になると保護膜としての機能が十分得られないことがあり、また５μｍを超えると膜の応力が増してクラックや剥離を生じやすくなることがある。なお、酸化シリコンを主成分とするとは、酸化シリコンを保護膜５０質量％以上、好ましくは７０質量％以上、より好ましくは８０質量％以上、更に好ましくは９０質量％以上１００質量％以下含有することを意味する。また、酸化シリコンの酸素とシリコンの組成割合は好ましくは２：１であるが、必ずしもストイキオメトリーでなくとも良い。

保護膜の形成方法には、アルコキシシラン化合物、シラザン化合物、又はシロキサン化合物を、反射防止膜を被覆するように塗布する方法がある。これらの化合物としては、例えばメトキシトリメチルシラン、メチルトリメトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、エトキシトリメチルシラン、テトラエトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、ｎ−プロピルトリメトキシシラン、ｎ−プロピルトリエトキシシラン、ヘキシルトリメトキシシラン、ヘキシルトリエトキシシラン、デシルトリメトキシシラン、ヘプタメチルジシラザン、ヘキサメチルジシラザン、テトラメチルジシラザン、ヘキサメチルジシロキサン、オクタメチルトリシロキサンなどが使用できる。これらの化合物を、例えばスピンコーターやスプレーコーターなどを使って反射防止膜形成面に塗布、乾燥させる過程で、加水分解及び縮合反応させることにより酸化シリコンを形成し、硬化させる。またこのときの乾燥は、使用する化合物により異なるが、一般に５０〜１５０℃で行われる。

加水分解及び縮合反応は大気又は水蒸気雰囲気下で進行させてもよいし、硬化をより早く行うために、滴下前の化合物に純水又は５０〜１００ｐｐｍの塩酸水溶液を少量混合してから塗布を行ってもよい。また一回の塗布で所望の厚みが得られない場合は、塗膜の硬化後に再度塗布と硬化を繰り返し行ってもよい。

塗付量は基板の大きさなどにより異なるが、標準的な１５６ｍｍ×１５６ｍｍの正方形基板一枚につき０．５〜３ｍＬ滴下することで、良好なコーティングが行える。０．５ｍＬ未満だと基板全体を塗膜で覆うことが難しくなり、また３ｍＬ以上では材料の利用率が低くなるため、コスト的な面で好ましくない。

また、ポリシラザンを、反射防止膜を被覆するように塗布してもよい。この場合も例えばスピンコーターやスプレーコーターなどを使って反射防止膜形成面に塗布、乾燥させる過程で、加水分解反応させ、酸化シリコン膜を得る。塗付量は基板の大きさなどにより異なるが、基板一枚につき大凡０．５〜３ｍＬ滴下することで、良好なコーティングが行える。加水分解反応は大気又は水蒸気雰囲気下で進行させてもよいし、より早く硬化させるために、滴下前の化合物に純水を少量混合してから塗布を行ってもよい。また、より緻密なシリコン酸化膜を得るために、塗布後に１００〜８５０℃で１秒〜３０分間程度の熱処理を行ってもよい。

また、化学気相堆積装置によりシラン化合物と酸化ガスを反応させて製膜する方法でもよい。ガスの分解・反応は熱で行ってもよいし、高周波を導入して発生させたプラズマを利用してもよい。シラン化合物にはあらゆるアルコキシシラン化合物が使用できるが、より好適には比較的分解し易いテトラエトキシシランやトリエトキシシランを用いるのがよい。シラン化合物を４０〜６５℃程度に保ちながら、窒素又はヘリウムをキャリアガスとして１０〜４００ｓｃｃｍ程度導入し、バブリングをして製膜室に導入する。温度が低すぎると十分なシラン化合物が供給できなくなり、温度が高すぎると供給量の制御が困難になる。酸化ガスには酸素やオゾン、又はこれらの混合ガスが好適に使用でき、これを５００〜４，０００ｓｃｃｍ製膜室に導入する。またこれと同時に、希釈ガスとして窒素又はヘリウムを０．１〜４ｓｌｍ程度導入する。製膜時の基板温度は１５０〜６００℃とするのがよい。これを下回る温度では膜密度が著しく低下して保護膜の機能が得られなくなる。一方６００℃程度であれば十分に緻密な膜が得られるので、生産性の面でも更に高温側で製膜を行う必要は必ずしもない。

次いで、基板１の受光面に、銀粉末とガラスフリットを有機バインダーと混合した銀ペーストをスクリーン印刷し、この後熱処理により、反射防止膜３及び保護膜７に銀粉末を貫通させ、電極５とシリコン基板を導通させることにより、電極５を形成する。銀ペーストの特性より、反射防止膜と保護膜の積層体を貫通させるのが困難なときは、エッチングペーストなどにより予め電極形成部分の積層体を除去しておき、その後積層体の開口部に電極を形成してもよい。

非受光面の電極６は、アルミニウム粉末を有機物バインダーで混合したペーストをスクリーン印刷し、シリコンとアルミニウムの共融点５７７℃以上の温度（通常７００〜８５０℃）で１０秒〜２０分間焼成することで得られる。このときシリコンとアルミニウムの反応と再結晶化により、ＢＳＦ層４が同時に形成される。電極５及び電極６の焼成は一度に行うことも可能である。また各面の電極を形成する順番は入れ替えてもよい。

ＢＳＦ層４の形成はホウ素拡散によって行ってもよい。この場合、臭化ホウ素を用いて、９００〜１，１００℃で気相拡散法によりボロンを基板に拡散させる方法が好適に用いられる。また臭化ホウ素の他、スクリーン印刷やスピンコートが可能なホウ素化合物や、窒化ホウ素のような固体拡散源を使用してもよい。ＢＳＦ層４は非受光面にのみ形成する必要があり、これを達成するために非受光面を２枚向かい合わせて重ねた状態で拡散したり、非受光面に窒化シリコンなどの拡散バリアを形成したりして、非受光面に添加不純物が拡散されないように工夫を施す必要がある。拡散後、表面にできたガラスをフッ酸などで除去する。

更に、ＢＳＦ層表面にアルミニウムあるいは銀を真空蒸着やスパッタで堆積し、電極６を形成する。このとき、コンタクト抵抗を改善するために大気中で３５０〜５００℃のアニールを行ってもよい。

また、ホウ素ＢＳＦの場合には、図３に示すように、その表面に反射防止膜を形成し、更に非受光面電極を受光面電極と同様な形状にすることで、両面受光型太陽電池としてもよい。この場合も、受光面側と同様に、反射防止膜３を形成する。また反射防止膜３としては、窒化シリコン膜を１００ｎｍ程度成膜する。製膜は受光面反射防止膜の形成方法と同様に行われる。

また、パッシベーション効果を高めるために、下地として数ｎｍ〜３０ｎｍ程度の酸化シリコン、炭化シリコン、非晶質シリコン、酸化アルミニウムなどを先に製膜しておき、その上に窒化珪素を積層させる構造でもよい。

電極６は裏側からの光を取り込むため、ＢＳＦ層に局所的に接触する構造にする。銀粉末とガラスフリットを有機バインダーと混合した銀ペーストをスクリーン印刷し、この後熱処理により、反射防止膜３及び保護膜７に銀粉末を貫通させ、電極とシリコンを導通させることにより、電極６を形成する。銀ペーストの特性より、反射防止膜と保護膜の積層体を貫通させるのが困難なときは、エッチングペーストなどにより予め電極形成部分の積層体を除去しておき、その後積層体の開口部に電極を形成してもよい。

電極５と電極６を形成する順番は特に限定されるものはなく、また一度の焼成で両電極を同時に形成させてもよい。

上記はｐ型シリコン基板を用いた場合の太陽電池についての実施形態の例であるが、本発明はｎ型シリコン基板を用いた太陽電池に適用することもできる。

以上、ｐ型シリコン基板を用いた場合を例に挙げて本発明の太陽電池についての実施形態を説明したが、本発明は、ｎ型シリコン基板を用いた太陽電池に適用することもできる。ｎ型シリコンは、高純度シリコンにＰ、Ａｓ、ＳｂのようなＶ族元素をドープして得られ、一般には、抵抗率が０．１〜５Ω・ｃｍに調整されたものを用いる。ｎ型シリコン太陽電池は、上述したｐ型シリコン太陽電池と同様に作製することが可能である。反射防止膜及び保護膜の膜厚等の製膜条件は、上述したｐ型シリコン基板の場合と同様とすることができる。

このようにしてできた太陽電池セル１１は、続いて図４に示すようにインターコネクタ１５によって接続される。インターコネクタ１５にはほとんどの場合銅線が用いられ、これと太陽電池セル１１とがハンダや、エポキシ樹脂系の導電性接着剤、あるいは金属微粒子を含有した樹脂フィルムなどで接着される。

次に、受光面側からカバー板（カバーガラス）１３／充填材１２／太陽電池セル１１／充填材１２／バックシート１４の順に積層体を形成し、充填材の接着・硬化処理を行って太陽電池モジュールを得る。充填材１２としては、エチレン酢酸ビニル共重合樹脂が使用できる。またカバー板（カバーガラス）１３には、コスト的、強度的理由から、ソーダライムガラスを用いるのがよい。またカバー板１３の表面には、光反射率を低減させるためのテクスチャ構造や、反射防止膜のコーティング処理がしてあってもよい。バックシート１４はフッ素樹脂フィルムやポリエチレンテレフタラートフィルムなどが好適に使用できる。また両面受光型にする場合には、透光性のバックシートやカバーガラスを代わりに適用してもよい。

また一般には、パネルの外周部にポリビニルブチラールやシリコーン樹脂などの接着剤を塗布し、アルミニウム製のフレームを装着するが、必ずしもこれに限らず、フレームレスとしてもよい。

以下、実施例及び比較例を示し、本発明を具体的に説明するが、本発明は下記の実施例に制限されるものではない。

［実施例１］
拡散厚さ２５０μｍ、比抵抗１Ω・ｃｍの、ボロンドープ｛１００｝ｐ型アズカットシリコン基板１００枚に対し、熱濃水酸化カリウム水溶液によりスライスダメージを除去後、水酸化カリウム／２−プロパノール水溶液中に浸漬し、テクスチャ形成を行い、引き続き塩酸／過酸化水素混合溶液中で洗浄を行った。
次に、オキシ塩化リン雰囲気下、８５０℃で裏面同士を重ねた状態で熱処理し、ｐｎ接合を形成した。拡散後、フッ酸にてガラス層を除去し、純水洗浄の後、乾燥させた。
次に、反射防止膜として、厚さ１００ｎｍの窒化シリコン膜を、平行平板型プラズマＣＶＤ装置により、受光面全面に成膜した。
次に、スピンコーターにて反射防止膜上にメトキシトリメチルシランを２ｍＬ滴下し、２，０００ｒｐｍで５秒間回転させた後、湿度６５％の大気雰囲気中でホットプレートにより１００℃で１０秒間乾燥させた。上記の作業を５回繰り返し、膜厚約２００ｎｍの保護膜を形成した。
次に、基板の非受光面側に銀ペーストをスクリーン印刷して乾燥させた後、受光面側に銀ペーストをスクリーン印刷して乾燥させ、この後、大気雰囲気下で８２０℃の焼成を３秒間行い、Ａｇ電極に受光面と裏面両面の反射防止膜と保護膜を貫通させてシリコンと導通させた。次に基板の非受光面に、スクリーン印刷によりアルミニウムペーストを基板裏面全面に塗布し、１５０℃で乾燥した。続いて受光面にスクリーン印刷により銀ペーストを櫛型に印刷し、１５０℃で乾燥した後、ベルト炉にて８２０℃で３秒間焼成した。
次に上記太陽電池セル９枚を、銅線と導電性接着剤にて直列に接続して連結体とし、連結体をシート状のエチレン酢酸ビニル共重合樹脂（シー・アイ化成 ＭＬＣＥ−５２）で挟み、更にその受光側には５ｍｍ厚のソーダライムガラスを、非受光面側には白色ＰＥＴフィルム（エム・エー・パッケージング 積層ＰＥＴフィルム）を配置し、ラミネーターで１３０℃，８分間の熱処理をした後、更にオーブンで１５０℃，３０分間の熱処理を行った。これにより得られたパネルの外周部にポリビニルブチラールを塗布し、最後にアルミニウムフレームを取り付けてモジュールとした。

［実施例２］
実施例１と同様の基板に、同じくテクスチャ形成、ｐｎ接合形成及び反射防止膜を形成した後、スピンコーターにて反射防止膜上にパーヒドロポリシラザンを２ｍＬ滴下し、２，０００ｒｐｍで５秒間回転させた後、湿度６５％の大気雰囲気中でホットプレートにより１００℃で１０秒間乾燥させた。上記の作業を７回繰り返し、膜厚約２００ｎｍの保護膜を形成した。
その後、実施例１と同様に電極形成とモジュール作製を行った。

［実施例３］
実施例１、２と同様の基板に、同じくテクスチャ形成、ｐｎ接合形成及び反射防止膜を形成した後、大気圧プラズマＣＶＤ装置を使用し、基板を４５０℃に保った状態で、６０℃に保ったテトラエトキシシランに窒素２５０ｓｃｃｍを導入してバブリングにより装置に導入した。また酸素１．８ｓｌｍ、希釈用窒素４００ｓｃｃｍを装置へ同時に導入して製膜を２分３０秒間行い、膜厚約２００ｎｍの保護膜を形成した。
その後、実施例１と同様に電極形成とモジュール作製を行った。

［比較例１］
実施例１、２、３と同様の基板に、同じくテクスチャ形成、ｐｎ接合形成及び反射防止膜を形成した後、基板の非受光面側にＡｇペーストをスクリーン印刷して乾燥させた後、受光面側に銀ペーストをスクリーン印刷して乾燥させ、この後、大気雰囲気下で８２０℃の焼成を３秒間行い、銀電極に受光面と裏面両面の反射防止膜と保護膜を貫通させてシリコンと導通させた。次に基板の非受光面に、スクリーン印刷によりアルミニウムペーストを基板裏面全面に塗布し、１５０℃で乾燥した。続いて受光面にスクリーン印刷により銀ペーストを櫛型に印刷し、１５０℃で乾燥した後、ベルト炉にて８２０℃で３秒間焼成した。
次に上記太陽電池セル９枚を、銅線と導電性接着剤にて直列に接続して連結体とし、連結体をシート状のエチレン酢酸ビニル共重合樹脂（シー・アイ化成 ＭＬＣＥ−５２）で挟み、更にその受光側には５ｍｍ厚のソーダライムガラスを、非受光面側には白色ＰＥＴフィルム（エム・エー・パッケージング 積層ＰＥＴフィルム）を配置し、ラミネーターで１３０℃，８分間の熱処理をした後、更にオーブンで１５０℃，３０分間の熱処理を行った。これにより得られたパネルの外周部にポリビニルブチラールを塗布し、最後にアルミニウムフレームを取り付けてモジュールとした。

ＰＩＤ現象による太陽電池特性の劣化を評価するため、上記実施例１〜３及び比較例１のモジュールのカバーガラス表面を水に浸し、温度６０℃、湿度８５％の環境で、モジュールのフレームに１，０００Ｖを印加して９６時間放置した。また、前記試験の前後においてモジュールの最大出力電力を擬似太陽光ＩＶ測定機（日清紡製 ＳＰＩ ３５０ｉ）にて測定し、以下の式で劣化率を算出した。
劣化率＝（ＰＩＤ試験後出力／初期出力−１）×１００ ［％］

表１は上記実施例及び比較例の最大出力電力測定結果を示す。従来法で作製した比較例１による太陽電池モジュールに対し、本発明の実施例では、ＰＩＤによる出力電力損失を十分抑制できることが示された。

１１ 太陽電池セル
１ 基板
２ ｐｎ接合
３ 反射防止膜
４ ＢＳＦ層
５ 電極
６ 電極
７ 保護膜
１２ 充填材
１３ カバー板
１４ バックシート
１５ インターコネクタ

Claims (10)

1. 結晶シリコン基板の受光面、又は受光面と非受光面の両方に反射防止膜が形成され、前記反射防止膜を覆うように保護膜が形成されている太陽電池セルであって、前記保護膜は酸化シリコンを主成分とすることを特徴とする太陽電池セル。
2. 前記反射防止膜は窒化シリコンを主成分とする請求項１記載の太陽電池セル。
3. 前記保護膜の厚みが、１５０ｎｍ以上である請求項１又は２記載の太陽電池セル。
4. 結晶シリコン基板の受光面、又は受光面と非受光面の両方に反射防止膜を形成する工程と、前記反射防止膜を覆うように酸化シリコンを主成分とする保護膜を形成する工程を含むことを特徴とする太陽電池セルの製造方法。
5. 前記保護膜形成工程は、アルコキシシラン化合物、シラザン化合物、又はシロキサン化合物を前記基板に塗布する工程と、加水分解／縮合反応させる工程を含む請求項４記載の太陽電池セルの製造方法。
6. 前記保護膜形成工程は、ポリシラザンを前記基板に塗布する工程と、加水分解反応させる工程とを含む請求項４記載の太陽電池セルの製造方法。
7. 前記保護膜形成工程は、シラン化合物と酸化ガスが反応する工程を含む請求項４記載の太陽電池セルの製造方法。
8. 前記シラン化合物はアルコキシ基を有する請求項７記載の太陽電池セルの製造方法。
9. 前記酸化ガスは酸素又はオゾン、あるいはこれらの混合物である請求項７又は８記載の太陽電池セルの製造方法。
10. 請求項１〜３のいずれか１項記載の太陽電池セル複数を電気的に結線し、透光性の充填材及びカバーガラスで封止して成ることを特徴とする太陽電池モジュール。

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